10.4: El Código Genético

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Hemos descrito alegremente el propósito de los cromosomas de ADN como portar la información para construir las proteínas de la célula, y el ARN como intermediario para hacerlo. Exactamente cómo es, sin embargo, que una molécula compuesta por solo cuatro nucleótidos diferentes unidos entre sí (aunque miles e incluso miles de miles de ellos), pueda decirle a la célula cuál de veinte aminoácidos unir para formar una proteína funcional? La solución obvia fue que dado que no hay suficientes nucleótidos únicos individuales para codificar para cada aminoácido, debe haber combinaciones de nucleótidos que designen aminoácidos particulares. Un código doblete, permitiría solo 16 combinaciones diferentes (4 posibles nucleótidos en la primera posición x 4 posibles nucleótidos en la segunda posición = 16 combinaciones) y no sería suficiente para codificar los 20 aminoácidos. Sin embargo, un código de triplete produciría 64 combinaciones, lo suficientemente fáciles para codificar 20 aminoácidos. Así sería un código de cuatriplete o quintillizos, para el caso, pero esos serían despilfarro de recursos, y por lo tanto menos probable. Investigaciones posteriores demostraron la existencia de un código triplete como se describe en la siguiente tabla.

Con tantas combinaciones y sólo 20 aminoácidos, ¿qué hace la célula con las otras posibilidades? El código genético es un código degenerado, lo que significa que hay redundancia para que la mayoría de los aminoácidos estén codificados por más de una combinación de tripletes (codón). A pesar de que es un código redundante, no es un código ambiguo: en circunstancias normales, un codón dado codifica uno y sólo un aminoácido. Además de los 20 aminoácidos, también hay tres “codones de parada” dedicados a terminar la traducción. Los tres codones de parada también tienen nombres coloquiales: UAA (ocre), UAG (ámbar), UGA (ópalo), siendo UAA el más común en genes procariotas.

Los nombres coloquiales se iniciaron cuando los descubridores de la UAG decidieron nombrar al codón en honor a un amigo cuyo apellido se tradujo al “ámbar”. Ópalo y ocre fueron nombrados para continuar con la idea de dar nombres de color a los codones de parada.

Los codones de parada a veces también se utilizan para codificar lo que ahora se consideran los aminoácidos 21 ^st y 22 ^nd, selenocisteína (UGA) y pirrolisina (UAG). Se ha descubierto que estos aminoácidos están codificados consistentemente en algunas especies de prokarya y arqueas.

Tenga en cuenta que no hay codones de inicio dedicados: en cambio, los códigos AUG tanto para la metionina como para el inicio de la traducción, dependiendo de la circunstancia, como se explicó inmediatamente. El Met inicial es una metionina, pero en procariotas, es una formil-metionina especialmente modificada (F-met). El ARNt también es especializado y es diferente del ARNt que transporta metionina al ribosoma para su adición a un polipéptido en crecimiento. Por lo tanto, al referirse a un ARNt iniciador cargado, la nomenclatura habitual es FMET-ARNt _i o FMET-ARNt _f. También parece haber un poco más de margen para definir el sitio de inicio en procariotas que en eucariotas, ya que algunas bacterias usan GUG o UUG. Aunque estos codones normalmente codifican valina y leucina, respectivamente, cuando se usan como codones de inicio, el ARNt iniciador aporta f-Met.

Aunque el código genético descrito es casi universal, hay algunas situaciones en las que se ha modificado y las modificaciones se conservan en entornos evolutivamente estables. Las mitocondrias en una amplia gama de organismos demuestran cambios estables en el código genético, incluida la conversión de AGA de la codificación de arginina en un codón de terminación y el cambio de AAA de codificación de lisina a codificación de asparagina. En raras ocasiones, se encuentra un cambio en la traducción de un genoma orgánico (nuclear), pero la mayoría de esas raras alteraciones son conversiones hacia o desde codones de parada.

También existen otras alteraciones menores en el código genético, pero la universalidad del código en general permanece. Algunos ADN mitocondriales pueden usar diferentes codones de inicio: los ribosomas mitocondriales humanos pueden usar AUA y AUU. En algunas especies de levaduras, no se utilizan los codones CGA y CGC para arginina. Muchos de estos cambios han sido catalogados por el Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI) con base en el trabajo de Jukes y Osawa en la Universidad de California en Berkeley (Estados Unidos) y la Universidad de Nagoya (Japón), respectivamente.